Введение к работе
Актуальность.Повышение лребоваккй к безопасности и экономическим )актеристикам морских и речных судов іребует дальнейшего совершенсгво-шя автоматизироваїшьі.х систем крапления судов и их энергетических уставок на основе реализации современных ресурсосберегающих понятий как и проектировании, модернизации систем управления, гак и при настройке и тадке их в процессе эксплуатации на внутренних водных путях. Эга пробле-решается различными путями, одним из когорых является сопершенствова-е процессов моделирования как основы обоснования принятия решений по бору режимов работы судовых энергетических установок, рационального равления движением групп судов в узкостях, каналах, бьефах, внутренних иных путях.
Наиболее эффективным средством обеспечения безопасности и экономности систем управления энергетической установкой, судном и группой су-в является использование либо бортовых информационных систем поддерж-принятых решений, либо совершенствование алгоритмического обеспечения мих систем управления за счет расширения или улучшения моделей рсали-емых законов управления путем учета большего числа факторов влияющих . функционирование судна и его элементов. Управление движением судна ущсствлястся человеком путем воздействия на задающие органы систем [равления энергетической установкой и рулевого устройства. Всю рутинную :боту по регулированию (стабилизация частоты вращения гребных винтов, рса судна и т. п. параметров) выполняют автоматические системы. Человек ,есь выполняет роль звена принимающего решения, это означает, что на осно-інии поступающей информации человек выбирает маршруты движения, ре-имы работы энергоустановки, решает задачи обгона, расхождения, входа и іхода из шлюза, обеспечивает безопасность плавания в сложных метеоусло-шх. Подобные человеко-машинные комплексы называются большими. Иссле-
дование данных систем наиболее эффективно осуществляется с помощью ма тематических моделей, так как эксперименты над всей системой затруднены і позиций технологических и экономических факторов, исследования же отдель ных частей этой системы не позволяют дать целостной картины из-за несводи мости свойств этих частей к свойствам их совокупности.
Транспортное судно в процессе перевозки грузов взаимодействует < внешней средой. Оно рассматривается как подсистема другой более высоко! или низкой по вертикальной иерархии системы, которая является внешней не собственной по отношению к собственной.
Рассматривая взаимодействия собственного судна со средой, следуеі придерживаться принципа относительности. В соответствии с ним выделенная для анализа подсистема может рассматриваться как самостоятельная и каь часть другой системы, в которую она входит. Это важно при разработке методологии исследования процесса движения судов и создания алгоритмов и программ управления данным движением. Данный принцип позволяет создаваті теоретические модели автономного движения судна с учетом его взаимодействия с внешней средой на основе конкретных конструкций информационны* связей.
Цели исследования. Цели и задачи данных диссертационных исследований состоят в:
исследовании закономерностей, лежащих в основе оптимальных режимов движения судна и создании комплексных критериальных оценок автоматизированного управления режимами движения судов в различных условиях плавания;
исследовании динамических и статических свойств многовальной энергетической установки, работающей в условиях быстроменяющейся нагрузки;
получении алгоритмов автоматизированного управления судном с по
мощью собственных и стационарных (несобственных) систем при ог-
раиичспиях на фазовые координаты и управляющие воздействия;
* исследовании и разработке алгоритмов автоматизированного управле
ния группой судов при обгоне, расхождении, проходе шлюзов и раз
водных пролетов мостов, при движении за лидером;
Методы исследования. Методологической основой проводимых иссле-аний является системный подход, позволивший проанализировать влияние ттравляемое движение судна комплекса факторов, как внешнего, так и внут-иего характера, их взаимодействие, целеобусловленность, иерархию, коор-ацию. Методики исследований основаны на кибернетических подходах в гении сложных (больших) систем, какой является судно или их совокуп-гь. Здесь надо прежде отметить пассивный и активный эксперимент, мате-ическое моделирование, методы оптимального управления. В основу созда-математических моделей положены физические принципы и там, где выть их трудно по тем или иным причинам, используются концепции и гипо-j. основанные на интуитивных понятиях и естественном интеллекте.
Адекватность моделей обеспечивается совпадением экспериментальных пых и результатов моделирования на ПЭВМ.
Научная новизна. Научная новизна исследований состоит в анализе сис-
автоматгопрованного управления судами с позиций системного подхода, в
учении комплекса математических моделей движения судна, внешней сре-
в разработке методики многомерной экстраполяции для линеаризации ха-
теристик судовых комплексов, в разработке оценок энергетических затрат
изменяющихся условий плавания, в создании алгоритмов автоматизиро-
ного управления группой судов, в полупении научных рекомендаций по со-
шенствованию систем автоматизированного управления.
Практическая реализация работы. Результаты исследований внедрены рганизациях Речфлота РФ, на Волго-Донском судоходном канале и в НПФ
"Меридиан", и могут быть использованы в учебном процессе СПГУВК и щ разработке шігоритмического обеспечения в системах информационной по, держки компьютерных тренажерных комплексов для подготовки операторе судовождения и судомехаников. На защиту выносятся:
закономерности, лежащие в основе оптимальных режимов движет судов для различных условий эксплуатации;
критериальные оценки автоматизированного управления режимам движения судов в различных условиях плавания;
оценки энергетических затрат для изменяющихся условий плавания;
алгоритмы автоматизированного управления судном с помощью cof ственных и стационарных (несобственных) систем при ограничении на фазовые координаты и управляющие воздействия;
алгоритмы автоматизированного управления группой судов при обгс не, расхождении, проходе шлюзов и разводных пролетов мостов, пр движении за лидером.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доь ладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях семинарах:
Международная научно-техническая конференция "ТРАЫСКОМ-97' "ТРАНСКОМ-99" (сентябрь, 1997 г., Санкт-Петербург, СПГУВК);
На конференциях профессорско-преподавательского состава СПГУВД ВМИИ (1997...1999 гг.);
На кафедральных научно-методических семинарах (1997...1999 гг.).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в семи пуб
ликациях (6 статей, тезисы докладов).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введе ния, пяти глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 216 страниі машинописного текста, 88 рисунков и 23 таблицы.
